JPH046290B2

JPH046290B2 -

Info

Publication number: JPH046290B2
Application number: JP57073141A
Authority: JP
Inventors: Yukitsuna Furuya
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1982-04-30
Filing date: 1982-04-30
Publication date: 1992-02-05
Also published as: JPS58190144A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はスペクトラム拡散通信方式、とりわけ
周波数ホツピングスペクトラム拡散通信方式の送
信機に関する。従来の通信方式においては、送信信号をできる
だけ狭い周波数帯域に閉じこめることにより、よ
り多くの情報を伝送しようとしてきた。これに対
して近年、特に無線通信の分野では逆に広に帯域
に拡散して送信し、受信側で逆拡散して狭帯域信
号に戻すいわゆる、スペクトラム拡散通信方式が
検討されている。このスペクトラム拡散方式は妨
害に強いため、主に軍用に研究が為されてきた
が、近年は同一帯域内で多数のチヤネルを符号分
割多重することにより同時通話する方式も考えら
れており、一般の移動通信用にも応用が検討され
ている。スペクトラム拡散通信方式には、データ
信号を高速の拡散符号で変調し拡散する直接拡散
方式と、データ信号を変調する搬送波の周波数を
次々と切換えてゆく周波数ホツピング方式とがあ
る。本発明はこのうち周波数ホツピング方式に関
する。第１図に従来の周波数ホツピング方式のシ
ステムを示す。入力端子１００′から入力された
情報信号は多値の拡散符号発生器１０′からの拡
散符号と加算器３０で加算される。加算結果は周
波数シンセサイザ２０′への入力となり、端子１
０１′から送信される信号の周波数をホツピング
させる。受信側では端子１０２′から受信された
信号は送信側と同じ拡散符号を発生させる拡散符
号発生器１１′の出力によりシンセサイザ２１′で
ホツピングされた搬送波と乗算器４０′で乗算さ
れ逆拡散される。この結果乗算器４０′の出力は
送信信号が“１”か“０”かで異つた周波数をと
る信号になる。従つて通常用いられるFSK信号
の検波回路５０′およびそれに続く判定回路６
０′を用いることにより端子１０３′に復号結果を
得る。このような周波数ホツピング方式は送信周波数
が次々と変化するので、妨害やフエージングには
特に強い通信方式といえる。しかしながら、これ
を符号分割多重使用しようとする大きな問題が生
じる。仮に異つた拡散符号による２局が同時に通信し
ているとすると、２局は同じ周波数帯域内で周波
数をホツプしているので２局が非同期とすると最
低でも１周波数は同時に同じ周波数を送信する場
合がある。この場合ぶつかつた周波数では干渉を
起し誤りとなるので、仮に100周波使つているシ
ステムでは２局同時に使用しているだけで誤り率
が1/100近くなつてしまう。これは通信品質を確
保する上で大きな問題となる。本発明の目的は上述の従来の周波数ホツピング
方式の問題点を解決し、多数の局が同時に通信で
きるような周波数ホツピングシステムの実現を可
能にするスペクトラム拡散通信方式送信機を提供
することにある。次に本発明の原理について述べる。本発明においては多値の誤り訂正符号を周波数
ホツピングスペクトラム拡散通信方式に適用する
ことで同時通信局数を増加させる。通常の通信に
おいて誤り訂正符号を用いると、情報帯域が広が
るため、あまり冗長度の多い誤り訂正は用いられ
ない。しかし、スペクトラム拡散通信方式におい
ては、信号帯域は拡散されることが前提となつて
いるため、冗長度は大きくても訂正能力が大きい
符号が有効である。特に周波数ホツピング通信方
式は送信周波数が多周波であるので多値の誤り訂
正符号が有効である。仮に送信系列をa_i、拡散符
号をx_iと表現すると従来技術では、送信信号の周
波数はa_i＋x_iにより定められる。通常の周波数ホ
ツピングではa_iは１または０の２値、x_iは100値
以上の多値である。今、仮に時刻ｉで他の局が周
波数x_iまたはx_i+1に信号を送信していると干渉を
起こして誤りとなる。これに対して多値符号化で
は複数の情報ビツトを集めて多値の符号に変換す
る。そのもつとも単純な例は２ビツトを４値に変
換する場合である。例として符号化すべき情報２
ビツトを（a_i，a_i+1）、符号を（c_i，c_i+1）として
以下の様に符号化する例を考える。

【表】本発明では、送信される周波数は（x_i＋c_i，
x_i+1＋c_i+1）で定められることになる。第４図ａは（a_i，a_i+1）＝（１，０）の場合の、
従来技術における送信周波数を図示したものであ
る。第４図ａにおいて、時刻における白丸の位置
が、送信周波数x_i+1＋a_i+1（a_i＝１）、時刻（ｉ＋
１）における白丸の位置が、送信周波数x_i+1＋
a_i+1（a_i+1＝０）を示している。この第４図ａで
は、時刻ｉで、他局も周波数x_iで送信した場合に
は干渉が発生し、a_iが正しく受信できなくなるこ
とが理解されよう。第４図ｂは、本発明において（a_i，a_i+1）＝（１，
０）の場合、すなわち（c_i，c_i+1）＝（１，１）の
場合の送信周波数を示している。この第４図ｂで
は、時刻ｉで他局も周波数x_iで送信し、干渉が発
生すると、c_iが０〜３のいずれの値であるかは判
定できなくなるが、c_i+1が１であることは正しく
判定できる。したがつてc_i+1＝１であることから
（a_i，a_i+1）＝（１，０）であることが正しく受信さ
れる。すなわち第４図ｂのように多値符号を用い
た場合には時刻ｉおよび時刻ｉ＋１の両方に干渉
が現れた場合のみ誤りとなり、１回の干渉では誤
りとならないので誤り率を大幅に軽減することが
できる。一般に多値符号は振幅変調通信に用いれ
ば信号対雑音比の損失になるし、周波数変調に用
いれば信号帯域が広がるという欠点がある。しか
し本発明のように周波数ホツピングスペクトラム
拡散通信に用いれば信号対雑音比の損失もなく、
もともと周波数ホツピングしているので特に信号
帯域が広がることもなく、訂正能力のぶんだけ同
時通信局数を増加させることができるのである。次に図面を参照して本発明について詳細に述べ
る。第２図は本発明の一実施例を示すものである。
本実施例では多値符号発生器として10値のワン・
コインシデンス・コード発生器を用いる場合につ
いて説明する。まず、ワン・コインシデンス・コ
ードの性質について簡単に述べる。10値のワン・
コインシデンス・コードは符号語長が10で符号語
数（アドレス数）も10である。また符号語内の各
要素は全て異つた値をとる。さらに、各符号語を
巡回シフトしたときに一致する要素の数は高々２
ケである周波数ホツピング用拡散符号であること
が知られている。従つてアドレス及び各符号語の
位相の異つたものを符号語とすると、互いに距離
が８以上の符号語が10×10＝100個とれることに
なる。第２図において、多値符号発生器２００には、
Ｎビツト毎に区切られた複数ビツトの２値情報シ
ンボルがシリアル・パラレル変換されて、Ｎビツ
ト時刻の間だけ同一値を保持する多値信号とな
り、その多値信号の各ビツトが適宜配分されて、
端子１００，１０１より入力される。この配分の
仕方自体も、使用するワン・コインシデンス・コ
ードを決定するパラメータとなつている。第２図において、入力端子１００からはアドレ
スに対応する情報信号が入力され、入力端子１０
１からは符号語の位相に対応する情報信号が入力
される。アドレスに対応する端子１００からの情
報（これをＩとする）は直接リード・オンリー・
メモリ（ROM）１２のアドレスとして入力され
る。他方符号の位相に対応する情報（これをＪと
する）は端子１０１から入力された信号と端子１
０２から入力されるクロツク信号を４ビツトのカ
ウンタ１０でカウントしたもの（これをＫとす
る）と10を法とした加算器１１で加算することに
より得られる。クロツクが10カウントするまで情
報信号は固定であるとする。端子１００からの信
号と加算器１１の出力は合せてROM１２のアド
レス信号となる。ROM１０には端子１００から
入力される10通りの値Ｉと、加算器１１の出力と
して得られる10通りの値Ｊ＋Ｋ（MOD１０）に
対応した100通りの10値のデータが入つている。
このROMの内容を表１に示す。Ｉ、Ｊ＋Ｋおよ
びROMのそれぞれの内容は全て10進数で表現し
てある。表１から互いの符号語はサイクリツクシ
フトに対して高々２ケ所でしか一致しないことが
理解される。 ROM１２の出力を実例で説明する。今仮にＩ
が３、Ｊが０であつたとする。カウンタ１０の内
容とＪを加算した値Ｊ＋Ｋはクロツク毎に変化
し、Ｊ＋Ｋの値は

【表】この場合のROM１２の出力系列は表１のＩ＝
３の行を順にたどれば良く（７，４，１，９，
６，３，０，８，５，２）となる。Ｊの値が異る
場合には上記の系列をサイクリツク・シフトした
ものとなる。ROM１２の出力は第４図ｂの多値
符号c_iに相当するものであり、これに端子１０３
から入力される第４図ｂのx_iに相当する100値以
上の拡散符号と加算器１３で加算し加算結果で周
波数シンセサイザ１４の周波数をホツピングさせ
端子１０４から送信する。このようにすることに
より100通りの情報パタンを送信することができ
る。スペクトラム拡散通信ではこのホツピングす
る短時間の周波数成分をチツプと呼ぶ。伝送路上
での他局との干渉は以下のようになる。仮に第２
の周波数ホツピング用拡散符号が100値の符号で
あるとすると他局はどこかの周波数帯に送信して
いるのだからある特定のチツプがある１つの他局
と干渉する確率は１／100になる。この確率はワ
ン・コインシデンス・コードで多値化しても特に
変化しない。誤り訂正能力がなければこれがほぼ
誤り率になるが本実施例のようにワン・コインシ
デンス・コードを用いて多値化すると情報信号が
１ビツトでも異れば10チツプ中８チツプまでが異
つた周波数となるため少なくとも７局までは同時
に通信しても全く誤りを生じない。ここで重要な
のはスペクトラム拡散通信においては多値の誤り
訂正符号を用いても干渉確率が２値の場合と変ら
ないことである。このため、通常の位相変調や、
振幅変調にみられるような信号対雑音比の損失な
しに大きな訂正能力が得られることになる。第３図は本発明の送信機の他の実施例を示す図
である。第３図においても、第２図の場合と同
様、複数ビツト毎に区切られて生成され多値化さ
れた２値情報シンボル系列はその多値のビツトが
適宜配分されて、入力端子１１０，１１１，１１
２，１１３から多値符号発生器２００に供給され
る。入力端子１１０，１１１，１１２，１１３か
らはそれぞれ情報ビツトが入力される。入力端子
１１０，１１１からの情報はＭ系列発生器３０の
初期値として用いられる。本実施例ではＭ系列発
生器３０は２段のＭ系列を発生させる。初期値が
入力されるとＭ系列は１周期（本実施例では３）
分のＭ系列を発生させる。各クロツクにおいてＭ
系列発生器３０の各レジスタの内容はそれぞれ、
入力端子１１２，１１３からの情報ビツトと排他
論理和回路３１，３２で２を法とした加算をされ
る。排他論理和３１，３２の出力を全体で４値の
信号とみなせば４値３シンボルの符号語が得られ
る。この符号を拡散符号として用いる場合には端
子１１２，１１３からの信号をアドレスとするの
が普通なのでこれをアドレス信号と呼ぶ。アドレ
ス信号および初期値をそれぞれ４値で表現したと
きの符号語の値を表２に示す。表２にあるように
16個の符号語は互いに１シンボルしか要素が一致
しない符号語になつている。Ｍ系列発生器３０お
よび排他論理和３１，３２は合せて多値符号発生
器を構成している。

【表】この符号語を要素毎に入力端子１１４から得ら
れる多値（100値ぐらい）の拡散符号と加算器３
３で加算して加算器３３の出力で周波数シンセサ
イザー３４の発振周波数をホツピングさせ出力端
子１０５から送信する。本実施例の符号語を用い
ると、４ビツトの情報に対して３シンボルの符号
語が割当てられているためシンボル・レートは情
報のビツト・レートよりも小さくすることができ
る。またＭ系列発生器を一般にＮ段にすると2^N値
2^N−１シンボルの符号語が得られ、その符号語間
の距離は2^N−２以上となる。情報は2Nビツトと
なる。これをワン・コインシデンス・コードと比
べると以下のようになる。レベル数2^N＝16の場
合、ワン・コインシデンス・コードでは情報８ビ
ツト、符号語長16シンボル、符号語間距離１４と
なるが第３図の実施例の符号語では情報８ビツ
ト、符号語長15シンボル、符号語間距離１４とな
り、１シンボル少ない符号語長で同じ情報量を送
ることができ、しかも符号語間距離は同じであ
る。第３図の実施例のようなＭ系列と排他論理和か
ら生成される多値符号発生器も第２図に示したよ
うにカウンタと加算器とROMで構成できること
は明らかである。また、ROMの記憶容量を制限
しなければ入力情報に対応した全ての符号語を
ROMに記憶することで符号語生成手段を構成す
ることもできる。また第２図および、第３図の実施例では全ての
アドレス信号および符号位相信号を情報として用
いるとして説明したが必ずしも全ても情報とする
必要はなく１部だけを情報信号とすることももち
ろん可能である。更に、第１の周波数ホツピング
用拡散符号を誤り訂正として用いる場合に第２図
および第３図の実施例ではいずれも１周期の拡散
符号を符号語として用いるとして説明したが必ず
しも１周期を１符号語とする必要はない。１符号
語を１周期よりも短くしシンボル・レートを小さ
くする方法も考えられる。また第２図および第３図の実施例ではいずれも
多値符号発生器として通常拡散符号として用いら
れるものを変形して用いたが必ずしもこのような
符号に限る必要はなく、他の多値符号すなわちリ
ード・ソロモン符号や多値Ｍ系列符号を用いても
同様の効果が得られることは明らかである。以上記したように、本発明によれば周波数ホツ
ピングスペクトラム拡散通信において、同時に多
数の局が通信できるスペクトラム拡散通信方式の
送信機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の周波数ホツピングシステムを説
明する図である。第２図は本発明の送信機の一実
施例を示す図で、参照数字１０，１１，１２は合
せて多値符号発生器を示し参照数字１３は加算
器、参照数字１４は周波数シンセサイザを示す。
第３図は本発明の送信機の他の一実施例を示す図
で参照数字３０はＭ系列発生器で排他論理和３
１，３２と合せて多値符号発生器を構成する。参
照数字３３は加算器、参照数字３４は周波数シン
セサイザーをそれぞれ示す。第４図ａ，ｂは各々
従来技術及び本発明の作用・効果の差異を説明す
るための図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１周波数ホツピングスペクトラム拡散通信方式
において、複数ビツトの情報を入力し３値以上の
複数シンボルの符号を出力する多値符号発生器
と、該多値符号発生器出力にあらかじめ送受信局
間でとり決めた多値の拡散符号を加算する加算器
と、該加算器出力を入力し出力周波数をホツピン
グさせる周波数シンセサイザとを含んで構成され
ることを特徴とするスペクトラム拡散通信方式の
送信機。